Прочти меня, если сможешь

Советские "тьюринги" и криптография времен Великой Отечественной Войны

Вторая мировая война стала не только крупнейшим противостоянием в истории вооруженных конфликтов, но и принципиально изменила подход к передаче информации. Ведь тот, кто владеет информацией, не просто владеет миром, но и может изменить исход боевых действий. Шифровать данные для более эффективной борьбы с противником человек додумался едва ли не сразу после того, как научился говорить. С развитием языков, письменности, науки и техники вырос и уровень шифрования — вместо символов, тайных жестов, иероглифов и выдуманных языков в ход пошли сложные математические принципы, модуляторы сигналов и шифровальные машины.

Системы секретной передачи информации времен Второй мировой войны можно условно разделить на два основных типа: проводную и беспроводную голосовую связь и шифрование текстов. О том, как обстояли дела с шифрованием информации в осаждаемом немцами Советском Союзе, и пойдет речь.

Основным средством связи в СССР в годы войны была так называемая ВЧ-связь. Она представляла собой закрытую систему телефонной связи, работающую на высоких частотах. ВЧ-связь была организована еще в 1930-е годы и использовалась преимущественно высшими гражданскими и военными чинами. В годы войны с ее помощью передавалась информация между ставками командования фронтов и армий.

Возможности шифрования телефонных переговоров в годы войны были относительно невелики. Одними из первых для шифрования такого типа связи стали использоваться устройства простого засекречивания. Почти все они были разработаны специалистами, работавшими на ленинградском заводе «Красная заря», и основывались на принципе инверсии спектра.

При таком методе шифрования голосовое сообщение разбивается на отрезки, которые передаются на разных несущих частотах. Выбор частот может вестись как по принципу простой замены, так и при помощи генератора псевдослучайных чисел. Однако такая система недостаточно надежна ввиду ограниченного количества частот, а сигнал при желании можно достаточно легко восстановить.

Одним из первых советских устройств засекречивания телефонной связи стал аппарат «ЕС». Он был разработан инженерами «Красной зари» К. Егоровым и Г. Старицыным в 1936 году. Устройство многократно дорабатывалось, в результате чего к 1940 году завод выпустил 262 различных аппарата, которые преимущественно были основаны на принципе инверсии спектра.

В 1938 году другой инженер «Красной зари» — Владимир Котельников (которого можно назвать советским Аланом Тьюрингом) — завершил разработку так называемого «устройства сложного засекречивания» связи. Оно получило наименование С-1 («Соболь») и стало прародителем приборов по-настоящему надежной шифровки звуковых сообщений.

С началом войны сотрудники завода «Красная заря», среди которых был и Котельников с своей командой, переехали в Уфу. Они вошли в состав Государственного союзного производственно-экспериментального института (ГСПЭИ 56), которое продолжило работу над созданием шифровальных аппаратов самого разного назначения. Так, специалисты под руководством Владимира Котельникова разработали на базе аппарата «Соболь» два портативных шифровальных устройства — СИ-15 («Синица») и САУ-16 («Снегирь»). Обе были выполнены в виде чемодана и использовались для засекречивания любых каналов связи в пунктах, лишенных средств высокочастотной связи. В основном они применялись для шифрования переговоров командующих фронтами и представителей Ставки Верховного главнокомандующего.

Настоящим прорывом стал усовершенствованный аппарат «Соболь-П», разработанный в 1942 году для шифрования коротоковолновой радиотелефонии. С его помощью, в частности, был установлен опытный шифрованный канал радиотелефонной связи между Москвой и Хабаровском. Кроме того, считается, что использование аппаратов этого типа в значительной степени определило исход боев на Курской дуге.

«Соболь-П» считается одним из самых сложных советских аппаратов засекречивания радио- и телефонной связи времен войны. В нем применялись два последовательных преобразования электрических сигналов речи. Первый — временные задержки участков речи с помощью кратковременной динамической памяти на магнитном барабане. Второй — кольцевая инверсия спектра речи на восемь различных частот с шагом 250 герц.

За частотные и временные перестановки сегментов речи на передаче и приеме отвечал шифратор. 10 раз в секунду он генерировал 5 бит «случайной» гаммы, идентичной на приеме и передаче. Для генерирования гамм на передаче и приеме применялся трансмиттер с пятирядной перфорированной телеграфной лентой со случайно нанесенными на нее отверстиями.

«Соболь-П» был признан специальной комиссией пригодным для ведения совершенно секретных переговоров. Единственным его недостатком считался низкий уровень речевой разборчивости. Тем не менее, аппарат успешно использовался и после войны для шифрования каналов дипломатической связи.

В марте 1943 года Владимир Котельников и его коллеги получили Сталинские премии I степени за вклад в разработку шифровальных машин. После войны, в 1946 году, команда Котельникова удостоилась еще одной Сталинской премии.

Безусловно, «Соболь» был не единственным устройством шифрования голосовых каналов связи. К концу 1944 года практически завершилась разработка проводного устройства «Сова» — еще одного аппарата семейства шифраторов сложной схемы. «Сова» предназначалась для закрытия каналов ВЧ-связи, образованных портативной двухканальной аппаратурой над-тонального высокочастотного телефонирования НВЧТ-42 (также известной как «Сокол»).

Устройство засекречивания проводной связи «Нева» работало по принципам схожим с «Совой». Наконец, на третьем этапе войны завершилась разработка засекречивающего устройства сложной схемы «Волга-С». Оно применялась в основном для засекречивания тыловых каналов правительственной ВЧ-связи.

Первые попытки создать электромеханический текстовый шифратор были предприняты в СССР еще в начале 1920-х годов. В 1931 году на базе Особого технического бюро (Остехбюро) был создан первый действующий макет советского дискового шифратора. В 1936 году прошли первые успешные войсковые испытания аппаратуры секретной шифрованной связи «Ширма». Одним из основоположников теоретической основы для создания техники для шифрования текстов, отличной от зарубежных образцов, стал инженер Иван Волосок. В 1932 году под руководством Волоска был создан опытный образец шифровальной машины ШМВ-1. В серийное производство она не пошла, однако в 1938 году на ленинградском заводе №209 им. Кулакова началось серийное производство другого шифратора Волоска — В-4. Он основывался на принципе шифров гаммирования. Гаммирование — это симметричный метод шифрования. Он основывается на «наложении» гамма-последовательности (случайной числовой последовательности, используемой для зашифровывания и расшифровывания данных) на открытый текст. Другой советский инженер Николай Шарыгин доработал В-4 и назвал свой аппарат М-100 («Спектр»). М-100 состоял из трех узлов: клавиатуры с контактными группами, лентопротяжного механизма с трансмиттером и приспособления, устанавливаемого на клавиатуру печатной машинки, а также семи дополнительных блоков. Общий вес агрегата достигал 141 килограмма. Причем только одни аккумуляторы для автономного питания этого агрегата весили 32 килограмма.

Впоследствии была доработана и М-100. Новая машина получила индекс М-101 («Изумруд»), в два раза сбросила в весе и в шесть раз — в габаритах. Кроме того, в отличие от предшественницы, М-101 состояла всего из двух основных узлов.

Аппараты В-4 и М-101 «Изумруд» считались одними из самых криптографически стойких шифровальных устройств своего времени и использовались для обеспечения связи высшего звена управления стратегического уровня. Кроме того, «Изумруды» применялись в дальней бомбардировочной авиации. Известно, что в 1943 году в советские войска поставили 90 комплектов машин М-101.

Еще одно детище завода №209 им. Кулакова — компактная дисковая шифровальная машина К-37 («Кристалл») разработки инженера Валентина Рытова. Она весила всего 19 килограммов и, как и легендарная немецкая «Энигма», работала на шифре многоалфавитной замены. По некоторым данным, в основе «Кристалла» лежала шифровальная машина B-211 разработки шведа Бориса Хагелина. В годы войны К-37 активно использовалась для шифрования связи среднего оперативно-тактического звена управления (в штабах армий, флотилий и корпусов) и выпускалась на нескольких заводах до 1947 года. Случаи ее взлома неизвестны.

Говоря о шифровании в годы Второй мировой войны, важно упомянуть и обычный телеграф. С 1939 года на вооружении советских военных находились шифровальные приборы гарантированного засекречивания телеграфных сообщений (приставки к телеграфным аппаратам) С-308 и С-309. Первый был предназначен для телеграфных аппаратов французской системы «Бодо». Второй — для советских СТ-35. Кроме того, в годы войны военные активно применяли телеграфный аппарат НТ-20 со съемным шифратором гарантированного засекречивания.

В то время как Владимир Котельников занимался разработкой шифровальных машин, другой группе из пяти специалистов под началом Андрея Петерсона (он также некоторое время работал вместе с Котельниковым) поручили оценить стойкость советской аппаратуры к рассекречиванию. Первых серьезных успехов дешифровальщики добились в 1944 году. В 1945 году был опубликован отчет, в котором говорилось о том, что аналоговая шифровальная аппаратура мозаичного типа для защиты линий радиотелефонной связи теоретически поддается взлому. Чтобы избежать расшифровки необходимо использовать вокодер и переводить речь в цифровую форму.

На самом деле к тем же выводам еще ранее — в 1941 году — пришел и сам Котельников. Он доказал, что если каждый знак сообщения заменять выбираемым случайно и равновероятно знаком гаммы, то систему засекречивания будет невозможно сломать. Таким образом, речь шла уже не об аналоговой, а о цифровой системе шифрования, при которой преобразование звукового сигнала должно основываться на теореме отсчетов (она же теорема дискретизации). Создавать подобную аппаратуру начали лишь после войны.

Разумеется, пробиться сквозь советские коды старались и немцы. По сведениям советской разведки, Гитлер заявил, что за одного криптоаналитика, способного взломать советские шифры, он не пожалел бы и трех отборных дивизий. Тех, кто сумеет взять в плен русского шифровальщика или захватит советскую шифровальную технику, фюрер обещал наградить Железным крестом, отпуском, а также работой в Берлине, а после окончания войны — поместьем в Крыму. В 1942 году в этих целях немцы развернули под Херсоном разведывательно-диверсионную школу, перед курсантами которой ставилась задача во что бы то ни стало добыть советскую технику.

В первые годы войны советские шифры обычно не представляли большой сложности для немецких криптографов. Это было особенно верно, если речь шла о сообщениях, передаваемых партизанами — бойцы нерегулярных подразделений зачастую были недостаточно хорошо подготовлены в вопросах шифрования и больше полагались на собственную смекалку. Тем не менее, радикальных успехов во взломе советских кодов, которые повлияли бы на исход войны, немцам достичь так и не удалось. 17 июня 1945 года, давая показания на допросе, начальник штаба при ставке Гитлера генерал-полковник Альфред Йодль заявил, что до 90 процентов разведданных, добытых о ходе войны немцами, составляли данные радиосвязи. При этом полученная информация ограничивалась тактической зоной. Перехватить и расшифровать сообщения на уровне ставки Верховного главнокомандующего СССР, штабов фронтов и армий немцам, по словам Йодля, так и не удалось.

Подводя итог, можно сказать, что в целом обеспечение советских войск телефонной и радиосвязью в годы войны было достаточно низким. Качество связи было плохим, а техника быстро выходила из строя. В дополнение ко всему, немцы делали все для того, чтобы советские каналы передачи информации работали как можно хуже: линии передач обрывали, провода обрезали, технику связи уничтожали. Информация же об устройстве и работе советских шифровальных машин, которая могла бы пролить свет на истинное состояние советской криптографии в годы войны, долгое время оставалась секретной и до сих пор доступна лишь частично.

И тем не менее, можно заключить, что за годы войны советские инженеры совершили ощутимый прорыв в области шифрования. Известно, что в период с 1941 по 1947 год на базе уфимского ГСПЭИ 56 и ряда других заводов в общей сложности выпустили 2024 шифратора речи. За годы войны восьмым (шифровальным) управлением Генштаба было разослано около 3,2 миллиона комплектов шифров. Было передано в общей сложности свыше 1,6 миллиона шифрованных телеграмм и кодограмм. Как пишет автор нескольких книг по криптографии Дмитрий Ларин, нагрузка на каналы связи порой достигала 1500 телеграмм в сутки.

В общей сложности советские криптографические школы подготовили и отправили на фронт более 5000 специалистов-шифровальщиков. Совокупная продолжительность воздушных линий связи достигла 66,5 тысячи километров, было подвешено и восстановлено 363,2 тысячи километров медных и стальных проводов, построено 33,8 тысячи километров шестовых линий. Общая же протяженность войсковых линий ВЧ-связи по состоянию на август 1945 года превысила 36,8 тысячи километров.

Но самое главное — СССР получил мощнейшую базу как в плане технических наработок, так и специалистов в области криптографии. Один только Владимир Котельников в послевоенное время создал десятки новаторских аппаратов, положив начало эпохе советского цифрового шифрования и электронно-вычислительных машин.

Вернуться к списку статей
Маршал Советского Союза Г. К. Жуков
1 Декабря 2015
Маршал Советского Союза Г. К. Жуков
Война, полководческая деятельность – самое трудное, многогранное, кровавое дело из всех отраслей чел...
Аджимушкайские каменоломни
9 Мая 2016
Аджимушкайские каменоломни
После падения Керчи в середине мая 1942 года часть советских военнослужащих и гражданских лиц скрыли...
Знаменитый летчик-ас И.Н. Кожедуб
5 Февраля 2016
Знаменитый летчик-ас И.Н. Кожедуб
Путь от летной школы до «свободной охоты» на врага.